LUTissa on kehitteillä kaupallinen ratkaisu, jonka avulla voidaan valmistaa aiempaa energiatehokkaampia sähköautojen latausasemia.
Alustavien laskelmien perusteella latausasemien uudenlaisella jäähdytysratkaisulla on mahdollista leikata järjestelmän maksimijäähdytystehoa merkittävästi. Lisäksi jäähdytykseen tarvitaan vähemmän energiaa, mikä laskee myös kustannuksia ja ympäristökuormitusta.
Ensimmäisiä koetuloksia jäähdytysjärjestelmän prototyypistä saadaan tänä keväänä.
”Koetulosten ja kehitettyjen laskentamallien perusteella voidaan suunnitella ensimmäiset vaihtoehdot todellisen kaupallisen ratkaisun prototyypille”, kertoo teknillisen termodynamiikan professori Tero Tynjälä.
Lämpötilan hallinta on suurin rajoite sähköautojen lataustehojen kasvattamiselle.
”Kun latausteho kasvaa, jäähdytys pitää toteuttaa aktiivisilla nestekiertoisilla järjestelmillä, jotka kasvattavat järjestelmän kokoa, aiheuttavat lisäkustannuksia ja lisäävät energiankulutusta.”
Latausjärjestelmien haasteita ovat myös suuret ja osin ennalta arvaamattomat sähkötehon muutokset.
”Niiden aiheuttamia nopeita lämpötilan vaihteluita pyritään tasoittamaan uudenlaisilla aktiivisilla jäädytysratkaisuilla. Aktiivisella jäähdytysjärjestelmällä voidaan myös osin saada talteen häviölämpövirtoja, joita suurteholatauksessa väistämättä syntyy. Toisin sanoen talteen otettua lämpöä voidaan hyödyntää toisessa lähellä sijaitsevassa kohteessa.”
Hinnat laskevat tulevaisuudessa
Jos tavoitteena on pieni laite ja suuri teho, haasteena on riittävän lämmönsiirron aikaansaaminen. Monimutkaiset jäähdytysjärjestelmät voivat myös nostaa rakennus- ja huoltokustannuksia. Lisäksi latausjärjestelmien kesto saattaa heikentyä lämpötilanvaihteluiden kasvaessa.
”Lämmönsiirtoon tarvittavat rakenteet, laitteet ja ohjelmistot ovat kriittisiä järjestelmän toiminnan kannalta, joten ne täytyy suunnitella ja rakentaa huolella. Niihin investoimisesta ja niiden ylläpidosta voi aiheutua merkittävä osa energiavaraston kustannuksista.”
Uusia innovaatioita tarvitaan niin lämmön varastointiin kuin siirtämiseenkin. Tynjälä kertoo, että lämpöä voidaan varastoida latauslaitteen rakenteisiin tai ympäristöön, mikä vähentää jäähdytyksen huipputehon tarvetta ja tasaa lämpötilaeroja. Teknologia vaatii kuitenkin vielä lisää tutkimusta.
”Tulevaisuudessa järjestelmien sarjatuotanto kehittyy, mikä painaa hintoja alaspäin. Lisäksi kehittyneet ohjelmistot tekevät lämmönhallinnasta aktiivisempaa. Samalla jäähdytysjärjestelmien koko kasvaa.”
Tutkimusta on tehty Kempowerin ja LUTin sähköisen liikenteen EMRC-tutkimuskeskuksella (Electric Mobility Research Center). Professori Tero Tynjälän kanssa aihetta tutkii tutkijatohtori Eero Inkeri sekä nuorempi tutkija Konstantin Zaynetdinov.
